紫外光電探測器在導彈預警、火災檢測、公共安全和環境檢測等領域具有廣泛的用途。基于肖特基金屬接觸電極的MSM結構紫外探測器由于制備工藝相對簡單、探測靈敏度較高等優勢，獲得了廣泛的關注。在光照條件下，當對MSM紫外探測器一側的金屬電極施加一定的偏壓時，兩側的金屬電極之間將會產生勢壘差，從而促進光生載流子的輸運與采集；然而如果想在零偏壓的狀態下實現光生載流子的輸運和采集，則需要通過調控兩個金屬肖特基電極之間的功函數差，從而可以在光吸收區域引起能帶的傾斜，促進載流子的輸運。

圖1 (a) 對比器件Device R的結構圖，(b) 新器件Device N的結構圖，(c) 所制備的GaN基MSM紫外探測器,（d）對比器件Device R在零偏壓下的能帶分布示意圖，(e) 新器件Device N在零偏壓下的能帶分布示意圖

天津賽米卡爾科技有限公司技術團隊通過仿真計算發現，針對GaN這種較為特殊的半導體材料，可以利用極化效應調控MSM紫外探測器的兩側金屬電極的勢壘差，即利用GaN/AlGaN異質結模擬金屬肖特基結，如圖1所示。根據圖1(b)中仿真設計的器件架構，技術團隊制備了圖1(c)所示的GaN基紫外光電探測器，并測試了零偏壓下的響應度，如圖2(a)所示；從該圖中可以觀測到采用了GaN/AlGaN異質結的GaN基紫外探測器具有較為優異的自驅動效應和光電探測性能，即在0 V的驅動電壓下，Device N探測到了日盲波段的響應度信號。圖2(b)和圖2(c)分別計算了兩個器件的能帶分布圖和水平方向的電場矢量分布圖，可以發現盡管兩個器件的外置電壓為零，但是Device N中的GaN/AlGaN異質結依然可以產生較為顯著的電場強度和能帶傾斜，從而有效地促進了光生載流子在零偏壓狀態下的輸運和采集。

圖2 對比器件Device R和Device N在零偏壓狀態下的(a)響應度、(b)能帶分布圖和(c)水平方向上的電場矢量分布圖

該研究成果發表在了Photonics Research上 (https://doi.org/10.1364/PRJ.418813)，相關技術已經申請了專利(CN202010424746.0)。

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